专利名称：振动方向实时无级可调的定向振动压路机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可以在压实过程中实时地改变压实能量输入方向的定向振动压路机。
本实用新型的目的是这样实现的，一种振动方向实时无级可调的定向振动压路机，包括机架，机架上设有驾驶室、发动机、传动部件、操作部件、车轮以及至少一个压路机碾轮，其特点是，还包括具有振动方向和垂直振动能量无级可调的定向振动机构，该定向振动机构至少在一个碾轮上设置；所述的定向振动机构由内、外偏心块组成的偏心机构和驱动内、外偏心块旋转的行星齿轮机构组成；所述的行星机构是两自由度的行星齿轮机构，由两个行星排组成，每个行星排包括一太阳轮以及一与其啮合的行星轮，其中一个行星排的太阳轮设在压路机碾轮的传动轴的前部；所述的偏心机构的内偏心块固设在传动轴的后段，其外面罩有套筒，套筒的前轴头与另一个太阳轮连接，套筒的外端设在与传动轴结合的轴承上，套筒外固连外偏心块；碾轮的液压马达通过传动轴直接驱动内偏心块轴旋转，并同时通过安装在该传动轴上的两自由度行星机构驱动带外偏心块的套筒作与内偏心块轴相反方向的同步旋转。
上述一种振动方向实时无级可调的定向振动压路机，其中，所述两自由度行星机构的两个行星排之间共用一内齿圈，两个太阳轮的齿数相等，一个行星排的太阳轮通过一过桥齿轮与行星轮相啮合。
上述一种振动方向实时无级可调的定向振动压路机，其中，所述的传动轴的两端设在机架的减振器连接板上。
上述一种振动方向实时无级可调的定向振动压路机，其中，所述的行星轮设在行星架上。
上述一种振动方向实时无级可调的定向振动压路机，其中，所述的两自由度行星机构中，其中一个行星排的行星架固结在行星机构的壳体上，而另一个行星排的行星架固结在与一可以相对太阳轮自由转动的蜗轮上。
上述一种振动方向实时无级可调的定向振动压路机，其中，还包括一对蜗轮和蜗杆，该蜗轮和蜗杆是一对螺旋角很小、传动比很大的高自锁性传动副，其蜗杆由步进电机驱动。
上述一种振动方向实时无级可调的定向振动压路机，其中，两自由度行星机构中，其中一个行星排的行星轮与太阳轮之间设有一过桥齿轮。
上述一种振动方向实时无级可调的定向振动压路机，其中，两自由度行星机构的两行星排共用的内齿圈浮动地支承在两行星排的行星轮上。
上述一种振动方向实时无级可调的定向振动压路机，其中，所述的内齿圈通过内齿圈是通过滚针轴承支承在壳体上。
由于本实用新型采用了以上的技术方案，通过一两个自由度的行星齿轮机构和由内、外偏心块组成的偏心机构来实现，因此结构简单，能实时改变振动方向，从而彻底解决了压路时振动反射波导致的表面振松问题。
图1是本实用新型振动机构的结构剖视图。
图2是本实用新型一种行星排设置的结构原理图。
图3是本实用新型蜗轮蜗杆的驱动原理图。
图4是改变定向振动方向的原理示意图。
图5是另一种行星齿轮的结构原理图。
请参阅附
图1。该振动机构由内、外偏心块组成的偏心机构和驱动内、外偏心块旋转的行星齿轮机构组成。在传动轴1上安装有内偏心块2，在内偏心块之外包含有套筒3，其上安装有外偏心块4。传动轴1通过轴承支承在套筒3上，套筒3本身由轴承支承在压路机碾轮5的侧板22上，碾轮通过套筒两端的轴头支承在减速器连接板21上，并通过橡胶减振器6与机架7相连。内、外偏心块通过一两自由度的行星齿轮机构来实现同步反向旋转，它由二个行星排I、II以及一对蜗轮传动副组成。行星机构由安装在传动轴1端部的液压马达8来驱动。它的动力在进入行星机构后，一路直接由传动轴1传递给内偏心块驱动它向某一方向旋转(例如顺时针方向)，另一路则通过以键联接方式固定在轴1上的行星排I的太阳轮9以及与之相啮合的行星轮10传递给两个行星排共用的齿圈11上，然后通过与之相啮合的行星排II的行星轮12、以及过桥齿轮13最终传递给与外偏心块套筒3相联结的太阳轮14，并驱动外偏心块4向与内偏心块2相反的方向旋转(例如逆时针方向)。行星排I和行星排II的齿圈11与太阳轮9和14的传动比是相同的，只是行星排II多了一过桥齿轮13(请见图2)。这种传动结构保证了内、外偏心块能以相同的转速反向同步旋转。由于行星排II的行星架15是固结在行星齿轮箱壳体16上的，因而行星排I实际上是一定轴轮系。行星排I的行星架17固结在蜗轮18上，可以相对壳体16自由转动，因而行星排II有两个自由度。蜗轮18和蜗杆19是一对螺旋角很小、传动比很大的高自锁性传动副，而蜗杆19则由步进电机20驱动(请见图3)。当步进电机转动某一角度时，蜗轮18从而亦即行星架17也将随之转动一微小的转角。这一转角将通过行星齿轮10、内齿圈11、行星齿轮12、过桥齿轮13传至太阳轮14上，使之相对太阳轮9转过某一附加转角，亦即使内、外偏心块之间产生一相对转角，从而使两偏心质量的合成离心力与垂直方向形成某一夹角，以达到改变定向振动方向的目的。
改变定向振动方向的原理可以从图4中得到进一步的说明。该图是内、外偏心块在垂直方向上重叠的情况。从图中可看到，当内、外偏心块在垂直方向上处于重叠状态时(图4中a-I)，两者的离心力均为垂直向上而彼此叠加，因而合成的离心力为最大。如将内、外偏心块的偏心质量矩设计成彼此相等，即m1e1＝m2e2＝A，则合成的离心力Qmax＝2Aω2(ω为偏心质量的转速)。当内、外偏心块各自向相反方向转过45°时(图4中a-II)，两者在垂直方向上的分力是彼此叠加的，而在水平方向上则彼此抵消，因而合成离心力仍为垂直向上而大小等于Qmaxcos45°。当内、外偏心块各自向相反方向转过90°时(图4中a-III)，两者在垂直方向上的分力均为零，而在水平方向上的分力则达到最大，但仍然彼此抵消，此时合成的离心力为零。当内、外偏心块各自向相反方向转过135°时(图4中a-IV)，两者在水平方向上的分力仍然相互抵消，而其合成离心力则变为垂直向下。当内、外偏心块各自向相反方向转过180°时(图4中a-V)，合成离心力为垂直向下而数值则达到其负向的最大值，亦即等于-2Aω2。图4中a-VI至图4中a-X显示了内、外偏心块合成离心力沿垂直方向从负向最大值变至正向最大值的过程。从以上说明中可看到，当内、外偏心块在垂直方向上相互重叠时，它们的同步反向旋转所引起的振动运动是一种在垂直方向上的定向振动。如通过步进电机20将外偏心块相对内偏心块转动一φ角，则定向振动的方向将改变。图4中b是外偏心块相对内偏心块附加转动φ＝90°时的情况。图4中b-I显示了内偏心块处于垂直位置时的状态，此时内、外偏心块在φ/2＝45°的方向上的分力将彼此叠加，而在与φ/2方向之法线上的分力则相互抵消，因而其合成的离心力将沿φ/2的方向作用在碾轮上。从图4b的其余各位置上可看到，在内、外偏心块作同步反向旋转的任何位置上，它们的离心力始终沿着与垂直方向夹φ/2角的方向线作用，其大小则按简谐运动的规律而变化。因此，这种运动仍然是一种定向的振动运动，只是其振动方向与垂直线夹有φ/2的角度。图4c则显示了当给内、外偏心块以180°的附加转角时，它们的反向同步旋转过程。从图4c的各个位置中可看到内、外偏心块的离心力在垂直方向上的分力相互抵消，而其合成的离心力则始终作用在水平方向上。从以上的说明中可以得出结论通过调整内、外偏心块的相对转角即可使定向振动的方向在垂直方向至水平方向之间作任意的改变。
本实用新型的内齿圈是通过滚针轴承支承在壳体上的。内齿圈的支承方式也可考虑按浮动的方式支承在三个行星齿轮上的方案(图5)。
本实用新型的优点是(1)偏心机构只有一根由内、外偏心块组成的偏套心轴，结构十分简单；(2)通过改变内外偏心块的相对位置即可改变定向振动的方向，从而方便地无级调节输入土壤的垂直振动能量；(3)通过步进电机的控制可以在压实过程中使定向振动的方向从压实开始时的垂直振动逐步转变为压实终了时的水平振动，这样一方面可通过增大振幅来增大在压实松土时的振动能量以提高压实的效率和防止表层材料的振松，另一方面水平振动产生的振动波将在表层材料内传播，还可以给表层材料施加一附加的压实作用，从而使表层达到很高的密实度。
权利要求1.一种振动方向实时无级可调的定向振动压路机，包括机架，机架上设有驾驶室、发动机、传动部件、操作部件、车轮以及至少一个压路机碾轮，其特征在于，还包括具有振动方向和垂直振动能量无级可调的定向振动机构，该定向振动机构至少在一个碾轮上设置；所述的定向振动机构由内、外偏心块组成的偏心机构和驱动内、外偏心块旋转的行星齿轮机构组成；所述的行星机构是两自由度的行星齿轮机构，由两个行星排组成，每个行星排包括一太阳轮以及一与其啮合的行星轮，其中一个行星排的太阳轮设在压路机碾轮的传动轴的前部；所述的偏心机构的内偏心块固设在传动轴的后段，其外面罩有套筒，套筒的前轴头与另一个行星排的太阳轮连接，套筒的外端设在与传动轴结合的轴承上，套筒外固连外偏心块；碾轮的液压马达通过传动轴直接驱动内偏心块轴旋转，并同时通过安装在该传动轴上的两自由度行星机构驱动带外偏心块的套筒作与内偏心块轴相反方向的同步旋转。
2.根据权利要求1所述的一种振动方向实时无级可调的定向振动压路机，其特征在于，所述两自由度行星机构的两个行星排之间共用一内齿圈，两个太阳轮的齿数相等，一个行星排的太阳轮通过一过桥齿轮与行星轮相啮合。
3.根据权利要求1所述的一种振动方向实时无级可调的定向振动压路机，其特征在于，所述的传动轴的两端设在机架的减振器连接板上。
4.根据权利要求1所述的一种振动方向实时无级可调的定向振动压路机，其特征在于，所述的行星轮设在行星架上。
5.根据权利要求1或4所述的一种振动方向实时无级可调的定向振动压路机，其特征在于，所述的两自由度行星机构中，其中一个行星排的行星架固结在行星机构的壳体上，而另一个行星排的行星架固结在与一可以相对太阳轮自由转动的蜗轮上。
6.根据权利要求1所述的一种振动方向实时无级可调的定向振动压路机，其特征在于，还包括一对蜗轮和蜗杆，该蜗轮和蜗杆是一对螺旋角很小、传动比很大的高自锁性传动副，其蜗杆由步进电机驱动。
7.根据权利要求1所述的一种振动方向实时无级可调的定向振动压路机，其特征在于，两自由度行星机构中，其中一个行星排的行星轮与太阳轮之间设有一过桥齿轮。
8.根据权利要求1所述的一种振动方向实时无级可调的定向振动压路机，其特征在于，两自由度行星机构的两行星排共用的内齿圈浮动地支承在两行星排的行星轮上。
9.根据权利要求7或8所述的一种振动方向实时无级可调的定向振动压路机，其特征在于，所述的内齿圈通过内齿圈是通过滚针轴承支承在壳体上。
专利摘要一种振动方向实时无级可调的定向振动压路机,包括机架,机架上设有驾驶室、发动机、传动部件、操作部件、车轮以及至少一个压路机碾轮,其特点是,还包括具有振动方向和垂直振动能量无级可调的定向振动机构,该定向振动机构至少在一个碾轮上设置;定向振动机构由内、外偏心块组成的偏心机构和驱动内、外偏心块旋转的行星齿轮机构组成;碾轮的液压马达通过传动轴直接驱动内偏心块轴旋转,并同时通过安装在该传动轴上的两自由度行星机构驱动带外偏心块的套筒作与内偏心块轴相反方向的同步旋转。从而可使外偏心块相对内偏心块转动一角度以达到实时改变振动方向的目的。解决了压路时振动反射波导致的表面振松问题。
文档编号E01C19/28GK2488955SQ0124632
公开日2002年5月1日 申请日期2001年7月4日 优先权日2001年7月4日
发明者孙祖望, 卫雪莉 申请人:孙祖望, 卫雪莉